JP2005219708A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウォームとウォームホイールとのギヤ摩耗が進行した場合であっても、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制し、しかも、予圧力を極力小さくし、フリクションを抑えて、操舵性能を良好に維持すること。
【解決手段】 ウォーム３ａとウォールホイール２のギヤ摩耗が進行すると、鋼球１５は、コイルスプリング１６の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に移動する。これにより、ギヤ摩耗によって反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との間の大きくなった隙間には、付勢力により移動した鋼球１５が常時介在することができる。従って、反モータ側軸受１０は、移動した鋼球１５によって、常時、第１規制部１３，１３に対して弾性的に押圧されており、その結果、ウォーム軸３は、常時、ウォームホイール２の噛み合い方向に向けて予圧されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生し、それを減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。

車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように構成したものが知られている。このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。

この動力伝達機構として、ウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置においては、ウォームとウォームホイールの歯面間には、バックラッシュが生ずることになるため、噛合い部より連続したギヤ打音が発生するといったことがある。

従来においては、ウォーム軸及びウォームホイールを組み付けるとき、ウォーム、ウォーム軸、これを支持する軸受部、ウォームホイール及びこれを支持する操舵軸などの寸法誤差により、組み立て後に比較的大きな割合でバックラッシュが生ずることになる。そのため、各部品を精度ごとに分けて組み付ける必要がある。

しかも、近年のように、操舵補助力の高出力化が進んだ場合、ウォームとウォームホイールとの両歯面の摩耗が増大して、バックラッシュの発生が避けられない。この場合、バックラッシュによるギヤ打音は、車両室内にまで洩れる虞れがある。

このようなことから、特許文献１では、ギヤ打音を防止するために、適宜の付勢手段によって、ウォームをウォームホイール方向（噛み合い方向）に付勢して予圧し、バックラッシュをなくす方法が知られている。
特開２０００−４３７３９号公報

しかしながら、噛合歯面に予圧を与えることで、フリクションが大きくなり、ステアリングホイールの戻り等の操舵性能に影響を及ぼすといった虞れがある。

また、予圧力を小さく設定して、フリクションを低減しようとすると、ギヤ打音低減の効果は、縮減してしまうといった虞れがある。

さらに、ウォームとウォームホイールとのギヤ摩耗が進行すると、ウォームは、初期状態に対して、その変位可能範囲が大きくなり、その結果、ギヤ打音低減の効果は、縮減してしまうといった虞れがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームとウォームホイールとのギヤ摩耗が進行した場合であっても、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制することができ、しかも、この際、予圧力を極力小さくし、フリクションを抑えて、操舵性能を良好に維持することもできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記減速機内の駆動ギヤ軸は、その略両端部で、夫々、前記電動モータに近い側のモータ側軸受と、前記電動モータから離れた側の反モータ側軸受とにより、回転自在に支持してあり、
前記駆動ギヤ軸は、前記モータ側軸受により、略揺動可能に支持してある一方、前記反モータ側軸受と当該反モータ側軸受に隣接して設けた第１規制部との協働により、前記従動ギヤの噛み合い方向に変位可能に支持してあり、
前記反モータ側軸受又はその近傍には、前記反モータ側軸受を前記第１規制部に弾性的に押圧して、前記駆動ギヤ軸を前記従動ギヤの噛み合い方向に向けて予圧する予圧機構が設けてあることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記予圧機構は、
前記反モータ側軸受の外周に、当該反モータ側軸受の外輪よりも大きい半径で略円弧状に延在してあり、且つ、前記外輪との径方向幅が徐々に小さくなるように形成した円弧状ガイド溝と、
当該円弧状ガイド溝内に、移動可能に収納した第２規制部と、
当該第２規制部を、前記外輪と前記円弧状ガイド溝との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に、弾性的に付勢する付勢手段と、を有していることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、反モータ側軸受又はその近傍には、反モータ側軸受を第１規制部に弾性的に押圧して、駆動ギヤ軸を従動ギヤの噛み合い方向に向けて予圧する予圧機構が設けてあることから、ギヤ摩耗が進行した場合であっても、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制することができる。

しかも、この際、弾性的な予圧力をそれ程強くする必要がなく、予圧力を小さくし、フリクションを極力抑えて、操舵性能を良好に維持することもできる。

以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

図２（ａ）は、本実施の形態に係る予圧機構の横断面図であって、初期設定状態を示し、（ｂ）は、同様の横断面図であって、ギヤ摩耗の進行後の状態を示す。

図１に示すように、ステアリングホイール（図示略）に連結した入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して出力軸１が連結してあり、出力軸１に、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール２が固定してある。

このウォームホイール２には、ウォーム３ａが噛合してあり、このウォーム３ａのためのウォーム軸３は、その両端部に於いて、電動モータ５から離れた側の反モータ側軸受１０と、電動モータ５に近い側のモータ側軸受２０とにより、回転自在に支持してある。

また、ウォームギヤ減速機構のためのハウジング４は、電動モータ５と一体的に構成してあり、ウォーム軸３は、電動モータ５の駆動軸６とスプライン嵌合してある。より詳細には、ウォーム軸３は、その端部内径に、雌スプラインが施されており、電動モータ５の駆動軸６軸端の雄スプラインと、モータ側軸受２０の幅内でスプラインの少なくとも一部とが嵌合しており、両者間のガタにより、電動モータ５の駆動軸６とウォーム軸３の傾きを許容することができる。

反モータ側軸受１０は、ハウジング４にホルダー１１を介して固定してある。また、反モータ側軸受１０の左側には、ブッシュ１２が設けてある。なお、ホルダー１１内には、後述するように（図２）、ウォーム軸３の予圧機構が設けてある。

モータ側軸受２０は、その両端面と、ウォーム軸３途中に一体に設けられたフランジ２２およびウォーム軸３端にネジ及びカシメ、又は輪止めによって固定されたナット２３との間に、それぞれ、圧縮された一対のゴムダンパー２１、２１を介して、ウォーム軸３を同芯になるように、弾性支持してある。これにより、ウォーム軸３は、ゴムダンパー２１の弾性範囲内で、モータ側軸受２０に対して、軸方向に移動可能である。

また、ウォーム軸３と、モータ側軸受２０の内輪２０ａ内周面との間に、ウォーム軸３をモータ側軸受２０の内輪２０ａに対して傾斜可能にするための微小隙間が形成してある。これにより、ウォーム軸３は、モータ側軸受２０の内輪２０ａに対して確実に揺動可能になっている。

さて、本実施の形態では、図２に示すように、反モータ側軸受１０の近傍のホルダー１１内に於いて、ウォーム軸３は、予圧機構により、ウォームホイール２の噛み合い方向に予圧してある。

反モータ側軸受１０の両側に夫々隣接して、樹脂等からなる一対の第１規制部１３，１３が設けてある。これにより、ウォーム軸３は、反モータ側軸受１０と、この第１規制部１３，１３との協働によって、ウォームホイール２の噛み合い方向に変位可能に支持してある。

予圧機構は、ホルダー１１内で反モータ側軸受１０の外周に、反モータ側軸受１０の外輪よりも大きい所定半径（Ｒ）で略円弧状に延在してあり、且つ、外輪との径方向幅が徐々に小さくなるように形成した円弧状ガイド溝１４を備えている。

なお、この円弧状ガイド溝１４は、図示例では、ホルダー１１に形成してあるが、ハウジング４に直接設けてあってもよく、また、更なる別部品に設けて、ハウジング４に固定してあってもよい。

この円弧状ガイド溝１４内には、鋼球１５（第２規制部）が移動自在に収納してある。

この鋼球１５は、コイルスプリング１６（付勢手段）によって、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に、常時弾性的に付勢されている。

以上のように構成してあることから、図２（ａ）に示すように、初期設定状態に於いては、鋼球１５は、コイルスプリング１６の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に、常時弾性的に付勢されている。

但し、初期設定状態に於いては、鋼球１５は、円弧状ガイド溝１４の径方向幅が比較的大きい側に留まっている。

この状態に於いて、反モータ側軸受１０は、コイルスプリング１６により付勢された鋼球１５によって、常時、第１規制部１３，１３に対して弾性的に押圧されており、その結果、ウォーム軸３は、常時、ウォームホイール２の噛み合い方向に向けて予圧されている。

従って、初期設定状態に於いて、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制することができる。

なお、電動モータ５のパワーアシストにより、反モータ側軸受１０にウォームホイール２から離れようとするラジアル荷重が発生するが、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４内面とは、鋼球１５により支持されているので、反モータ側軸受１０は、変位しない。

また、コイルスプリング１６による付勢力は、鋼球１５を付勢して移動させることができれば、十分な程度の軽微であるので、ウォーム軸３がウォームホイール２に付勢する力も、低くすることができ、予圧力を小さくし、フリクションを極力抑えて、操舵性能を良好に維持することもできる。

次に、図２（ｂ）に示すように、ウォーム３ａとウォールホイール２のギヤ摩耗が進行した場合、ギヤ間の隙間が徐々に大きくなる結果、図２（ｂ）に図示したように、反モータ側軸受１０の外輪と、円弧状ガイド溝１４との間の隙間も、徐々に大きくなる。

本実施の形態では、鋼球１５は、コイルスプリング１６の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に移動する。

これにより、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との間の大きくなった隙間には、付勢力により移動した鋼球１５が常時介在することができる。そのため、反モータ側軸受１０は、移動した鋼球１５によって、常時、第１規制部１３，１３に対して弾性的に押圧されており、その結果、ウォーム軸３は、常時、ウォームホイール２の噛み合い方向に向けて予圧されている。

従って、ギヤ摩耗が進行した場合であっても、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制することができる。

また、ギヤ摩耗が進行した場合であっても、コイルスプリング１６による付勢力は、鋼球１５を移動させることができれば、十分な程度の軽微であるので、ウォーム軸３がウォームホイール２に付勢する力も、低くすることができ、予圧力を小さくし、フリクションを極力抑えて、操舵性能を良好に維持することもできる。

（実施の形態の変形例群）
図３（ａ）は、本実施の形態の第１変形例に係る予圧機構の横断面図であって、初期設定状態を示し、（ｂ）は、同様の横断面図であって、ギヤ摩耗の進行後の状態を示す。

図３（ｃ）は、本実施の形態の第２変形例に係る予圧機構の横断面図であって、初期設定状態を示し、（ｄ）は、同様の横断面図であって、ギヤ摩耗の進行後の状態を示す。

これらの変形例は、図面から明らかなように、上述した実施の形態と基本的に同様の構造であり、異なる点についてのみ説明する。

図３（ａ）（ｂ）の第１変形例では、鋼球１５（第２規制部）に代えて、扇状部材１７（第２規制部）を用いている。すなわち、この扇状部材１７の内周面は、反モータ側軸受１０の外輪の外周面の半径に、略同一に設定してあり、その外周面は、円弧状ガイド溝１４の内周面の半径より、略小さく設定してある。この扇状部材１７は、剛体でも、樹脂のような弾性体であってもよい。この変形例では、扇状部材１７は、コイルスプリング１６の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に弾性的に常時付勢されている。ギヤ摩耗が進行した場合、扇状部材１７は、コイルスプリング１６の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に移動する。これにより、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との間の大きくなった隙間には、付勢力により移動した扇状部材１７が常時介在することができる。そのため、反モータ側軸受１０は、移動した扇状部材１７によって、常時、第１規制部１３，１３に対して弾性的に押圧されており、その結果、ウォーム軸３は、常時、ウォームホイール２の噛み合い方向に向けて予圧されている。従って、ギヤ摩耗が進行した場合であっても、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制することができる。また、コイルスプリング１６による付勢力は、扇状部材１７を移動させることができれば、十分な程度の軽微であるので、ウォーム軸３がウォームホイール２に付勢する力も、低くすることができ、予圧力を小さくし、フリクションを極力抑えて、操舵性能を良好に維持することもできる。

図３（ｃ）（ｄ）の第２変形例では、コイルスプリング１６（付勢手段）に代えて、捩りバネ１８（付勢手段）用いている。すなわち、この変形例では、扇状部材１７は、捩りバネ１８の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に弾性的に常時付勢されている。ギヤ摩耗が進行した場合、扇状部材１７は、捩りバネ１８の付勢力により、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に移動する。これにより、反モータ側軸受１０の外輪と円弧状ガイド溝１４との間の大きくなった隙間には、付勢力により移動した扇状部材１７が常時介在することができる。そのため、反モータ側軸受１０は、移動した扇状部材１７によって、常時、第１規制部１３，１３に対して弾性的に押圧されており、その結果、ウォーム軸３は、常時、ウォームホイール２の噛み合い方向に向けて予圧されている。従って、ギヤ摩耗が進行した場合であっても、バックラッシュを殆どない状態に維持して、ギヤ打音を効果的に抑制することができる。また、捩りバネ１８による付勢力は、扇状部材１７を移動させることができれば、十分な程度の軽微であるので、ウォーム軸３がウォームホイール２に付勢する力も、低くすることができ、予圧力を小さくし、フリクションを極力抑えて、操舵性能を良好に維持することもできる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 （ａ）は、本実施の形態に係る予圧機構の横断面図であって、初期設定状態を示し、（ｂ）は、同様の横断面図であって、ギヤ摩耗の進行後の状態を示す。 （ａ）は、本実施の形態の第１変形例に係る予圧機構の横断面図であって、初期設定状態を示し、（ｂ）は、同様の横断面図であって、ギヤ摩耗の進行後の状態を示す。（ｃ）は、本実施の形態の第２変形例に係る予圧機構の横断面図であって、初期設定状態を示し、（ｄ）は、同様の横断面図であって、ギヤ摩耗の進行後の状態を示す。

符号の説明

１ 出力軸
２ ウォームホイール（従動ギヤ）
３ ウォーム軸（駆動ギヤ軸）
３ａ ウォーム（駆動ギヤ）
４ ハウジング
５ 電動モータ
６ 駆動軸
１０ 反モータ側軸受
１１ ホルダー
１２ ブッシュ
１３ 第１規制部
１４ 円弧状ガイド溝
１５ 鋼球（第２規制部）
１６ コイルスプリング（付勢手段）
１７ 扇状部材（第２規制部）
１８ 捩りバネ（付勢手段）
２０ モータ側軸受
２０ａ 内輪
２１ ゴムダンパー
２２ フランジ
２３ ナット

Claims (2)

1. ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
   前記減速機内の駆動ギヤ軸は、その略両端部で、夫々、前記電動モータに近い側のモータ側軸受と、前記電動モータから離れた側の反モータ側軸受とにより、回転自在に支持してあり、
   前記駆動ギヤ軸は、前記モータ側軸受により、略揺動可能に支持してある一方、前記反モータ側軸受と当該反モータ側軸受に隣接して設けた第１規制部との協働により、前記従動ギヤの噛み合い方向に変位可能に支持してあり、
   前記反モータ側軸受又はその近傍には、前記反モータ側軸受を前記第１規制部に弾性的に押圧して、前記駆動ギヤ軸を前記従動ギヤの噛み合い方向に向けて予圧する予圧機構が設けてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記予圧機構は、
   前記反モータ側軸受の外周に、当該反モータ側軸受の外輪よりも大きい半径で略円弧状に延在してあり、且つ、前記外輪との径方向幅が徐々に小さくなるように形成した円弧状ガイド溝と、
   当該円弧状ガイド溝内に、移動可能に収納した第２規制部と、
   当該第２規制部を、前記外輪と前記円弧状ガイド溝との径方向幅が徐々に小さくなっている方向に、弾性的に付勢する付勢手段と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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